KR100440247B1 - Energy conversion apparatus using electro magnetic - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자파를 이용한 에너지 변환장치에 관한 것으로서, 종래 기술에 있어서 태양전지의 경우에는 에너지 공급은 무한하나 반도체 공정에 의한 어레이(array) 패턴의 소자 구성이 복잡하고, 원가가 상승하며, 발전소에서 전기에너지를 얻기 위해서는 대용량의 설비와 전송시설이 필요하기 때문에 무한정의 전기에너지를 얻는 것에는 한계가 있는 등의 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 외부로부터 전자파가 입사되면 유도전압(교류 기전력)을 발생시키는 전압발생수단과; 상기 전압발생수단으로부터 입력되는 유도전압을 리액턴스를 가변하여 공진 조건을 만족시키도록 하는 가변 커패시터와; 상기 가변 커패시터로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 전환하여 출력하는 정류수단과; 상기 정류수단과 임피던스 매칭에 의해 입력되는 전력을 최대로 부하로 재 공급하는 재공급수단으로 구성한 장치를 제공함으로써, 인체에 유해하고, 다른 제품의 오동작을 유발시키는 불필요한 전자파를 전기에너지로 변환시켜 다시 피드백 시킴으로써, 유해 전자파의 발생 감소와 더불어 제품의 에너지를 절감할 수 있는 등의 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy conversion device using electromagnetic waves. In the prior art, in the case of a solar cell, energy supply is infinite, but an element configuration of an array pattern by a semiconductor process is complicated, and costs are increased. In order to obtain electric energy, a large amount of equipment and transmission facilities are required, and thus there is a problem in that there is a limit in obtaining unlimited electric energy. Therefore, the present invention provides voltage generation means for generating an induced voltage (AC) when electromagnetic waves are incident from the outside; A variable capacitor configured to satisfy a resonance condition by varying reactance of an induced voltage input from the voltage generating means; Rectifying means for converting and outputting an AC voltage input from the variable capacitor into a DC voltage; By providing a device composed of the rectifying means and the resupply means for re-feeding the power input by impedance matching to the load to the maximum, by converting unnecessary electromagnetic waves harmful to the human body and causing malfunction of other products into electrical energy By feedback, it is possible to reduce the generation of harmful electromagnetic waves and to save energy of the product.
Description
본 발명은 전자파를 이용한 에너지 변환장치에 관한 것으로서, 특히 전자제품, 고압선로 등에서 방사되는 전자파를 전기 에너지로 변환하여 다시 피드백(Feedback) 시킴으로써, 에너지 절감을 할 수 있도록 하는 전자파를 이용한 에너지 변환장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy conversion device using electromagnetic waves, and more particularly, to an energy conversion device using electromagnetic waves that converts electromagnetic waves radiated from electronic products, high voltage lines, etc. into electrical energy and feeds them back. It is about.
종래에 있어서 전기에너지를 얻는 방법에는 흡수한 태양 에너지를 반도체 소자 내의 전자, 정공의 생성에 의한 전기에너지 발생을 하는 방법(예를 들어 태양전지)이 있었고, 발전소(수력, 풍력, 화력 및 원자력)에서 영구자석의 회전에 의한 자속 변화에 의해 코일의 유도전압을 발생하여 전기에너지를 얻도록 하는 방법 등이 있었다.Conventionally, a method of obtaining electrical energy includes a method (eg, a solar cell) in which absorbed solar energy is generated by generating electrons and holes in a semiconductor device (for example, a solar cell), and a power plant (hydropower, wind power, thermal power, and nuclear power). Has a method of generating the induced voltage of the coil by the change of the magnetic flux by the rotation of the permanent magnet to obtain the electrical energy.
그러나, 상기 태양전지의 경우에는 에너지 공급은 무한하나 반도체 공정에 의한 어레이(array) 패턴의 소자 구성이 복잡하고, 원가가 상승하며, 발전소에서 전기에너지를 얻기 위해서는 대용량의 설비와 전송시설이 필요하기 때문에 무한정의 전기에너지를 얻는 것에는 한계가 있는 등의 문제점이 있었다.However, in the case of the solar cell, the energy supply is infinite, but the device configuration of the array (array) pattern by the semiconductor process is complicated, the cost is increased, and in order to obtain electric energy from a power plant, a large capacity facility and a transmission facility are required. Therefore, there is a problem in that there is a limit in obtaining unlimited electric energy.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 전자제품, 고압선로 등으로부터 발생되어지는 인체에 유해하고, 다른 제품의 오동작을 유발시키는 불필요한 전자파를 전기에너지로 변환시켜 다시 피드백 시킴으로써, 유해 전자파의 발생 감소와 더불어 제품의 에너지 절감 등의 효과를 발생시키는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and converts unnecessary electromagnetic waves into electrical energy that is harmful to the human body generated from electronic products, high voltage lines, etc. and causes malfunction of other products. By feeding back, it is an object of the present invention to provide a device for generating effects such as reducing the generation of harmful electromagnetic waves and energy saving of the product.
도 1은 본 발명 전자파를 이용한 에너지 변환장치의 구성을 간략하게 보인 블록도.1 is a block diagram briefly showing the configuration of an energy conversion device using electromagnetic waves of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 간략하게 보인 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing an embodiment according to the present invention.
도 3은 도 2에 따른 소정의 실험을 통한 측정값을 도시한 표.3 is a table showing measured values through a predetermined experiment according to FIG. 2.
도 4a, 도 4b는 도 2에 따른 PC 모니터(on)의 전자총 위 1㎝ 높이에서의 기구 설치 후 가변 커패시터의 교류전압 측정 데이터를 보인 예시도.4A and 4B are exemplary views showing AC voltage measurement data of a variable capacitor after installing a device at a height of 1 cm above the electron gun of the PC monitor (on) according to FIG. 2;
도 5a는 도 2에 따른 PC 모니터(on)의 전자총 위 1㎝ 높이에서의 기구 설치 후 가변 커패시터의 교류전압 측정 데이터를 보인 예시도.Figure 5a is an exemplary view showing the AC voltage measurement data of the variable capacitor after the installation of the instrument at a height of 1 cm above the electron gun of the PC monitor (on) according to FIG.
도 5b는 도 2에 따른 PC 모니터(off)의 전자총 위 1㎝ 높이에서의 기구 설치 후 가변 커패시터의 교류전압 측정 데이터를 보인 예시도.Figure 5b is an exemplary view showing the AC voltage measurement data of the variable capacitor after the installation of the instrument at a height of 1 cm above the electron gun of the PC monitor (off) according to Figure 2;
도 6a, 도 6b는 도 2에 따른 PC 모니터(on)의 전자총 위 3㎝ 높이에서의 기구 설치 후 가변 커패시터의 교류전압 측정 데이터를 보인 예시도.6A and 6B are exemplary views showing AC voltage measurement data of a variable capacitor after installation of a device at a height of 3 cm above the electron gun of the PC monitor (on) according to FIG. 2;
도 7a는 도 2에 따른 PC 모니터(on)의 전자총 위 3㎝ 높이에서의 기구 설치 후 가변 커패시터의 교류전압 측정 데이터를 보인 예시도.Figure 7a is an exemplary view showing the AC voltage measurement data of the variable capacitor after the installation of the instrument at a height of 3 cm above the electron gun of the PC monitor (on) according to FIG.
도 7b는 도 2에 따른 PC 모니터(off)의 전자총 위 3㎝ 높이에서의 기구 설치후 가변 커패시터의 교류전압 측정 데이터를 보인 예시도.Figure 7b is an illustration showing the AC voltage measurement data of the variable capacitor after the installation of the instrument at a height of 3 cm above the electron gun of the PC monitor (off) according to FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 전압발생수단 20 : 정류수단10: voltage generating means 20: rectifying means
30 : 재공급수단 C, C1 : 가변 커패시터30: resupply means C, C1: variable capacitor
C2 : 커패시터 D1 ~ D4 : 다이오드C2: Capacitors D1 to D4: Diode
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자파를 이용한 에너지 변환장치의 구성은, 외부로부터 전자파가 입사되면 유도전압(교류 기전력)을 발생시키는 전압발생수단과; 상기 전압발생수단으로부터 입력되는 유도전압을 리액턴스를 가변하여 공진 조건을 만족시키도록 하는 가변 커패시터와; 상기 가변 커패시터로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 전환하여 출력하는 정류수단과; 상기 정류수단과 임피던스 매칭에 의해 입력되는 전력을 최대로 하여 부하로 재 공급하는 재공급수단; 을 포함하되, 상기 전압발생수단은, 스파이럴(spiral) 코일을 이용하여 코일의 인턱턴스 및 내부저항의 가변에 따라 유도전압을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The configuration of the energy conversion device using the electromagnetic wave of the present invention for achieving the above object comprises: a voltage generating means for generating an induced voltage (AC) when an electromagnetic wave is incident from the outside; A variable capacitor configured to satisfy a resonance condition by varying reactance of an induced voltage input from the voltage generating means; Rectifying means for converting and outputting an AC voltage input from the variable capacitor into a DC voltage; Resupply means for re-supplying to the load with the maximum power input by the rectifying means and impedance matching; Including, but the voltage generating means, characterized in that for generating an induced voltage according to the variation of the inductance and internal resistance of the coil using a spiral (spiral) coil.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 전자파를 이용한 에너지 변환장치의 구성을 간략하게 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 외부로부터 전자파가 입사되면 유도전압(교류 기전력)을 발생시키는 전압발생수단(10)과; 상기 전압발생수단(10)으로부터 입력되는 유도전압을 리액턴스를 가변하여 공진 조건을 만족시키도록 하는 가변 커패시터(C)와; 상기 가변 커패시터(C)로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 전환하여 출력하는 정류수단(20)과; 상기 정류수단(20)과 임피던스 매칭에 의해 입력되는 전력을 최대로 하여 부하로 재 공급하는 재공급수단(30)으로 구성한다.1 is a block diagram briefly showing a configuration of an energy conversion device using electromagnetic waves according to the present invention, and as shown therein, voltage generation means 10 for generating an induced voltage (AC) when an electromagnetic wave is incident from the outside; A variable capacitor (C) for varying reactance of an induced voltage input from the voltage generating means (10) to satisfy a resonance condition; Rectifying means (20) for converting and outputting an AC voltage input from the variable capacitor (C) into a DC voltage; The rectifying means 20 and the re-supply means 30 for re-supplying to the load with the maximum power input by impedance matching.
이상에서와 같이 구성한 본 발명에 따른 일실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the embodiment according to the present invention configured as described above are as follows.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 간략하게 보인 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 가변 커패시터(C1)는 유도전압의 전원 소오스 하에 코일( 솔레노이드 또는 스파이럴(spiral) 코일 등)의 인덕턴스(L), 코일의 내부저항, 정류회로의 내부저항 및 부하단의 임피던스와 함께 L, C, R 회로를 이루게 되며, 상기 가변 커패시터(C1)를 가변하여 L, R ,C 회로의 공진점 부근에 맞추게 되고, 이 공진점에서 회로의 전류 및 가변 커패시터 전압은 최대가 되며, 이 전압은 병렬로 정류회로의 1.4V(2개 다이오드 온(On) 전압강하 후에 커패시터(C2)의 직류전압에 영향을 주게 된다.2 is a schematic view showing an embodiment according to the present invention. As shown therein, the variable capacitor C1 has an inductance L of a coil (such as a solenoid or a spiral coil) under a power source of an induced voltage. ), The internal resistance of the coil, the internal resistance of the rectifier circuit, and the impedance of the load stage form the L, C, and R circuits, and the variable capacitor C1 is varied so as to be near the resonance point of the L, R, and C circuits. At this resonance point, the current of the circuit and the variable capacitor voltage become maximum, and this voltage affects the DC voltage of the capacitor C2 after the 1.4V (two diode On) drop of the rectifier circuit in parallel.
즉, 회로에 흐르는 전류는 가변 커패시터(C1) 선로와 정류회로 선로로 나누어져 흐르며, 이때 가변 커패시터(C1)로의 전류 감소 및 전압 증가가 가능한 범위 내에서 가변 커패시터(C1)의 리액턴스(1/wC)를 증가시킨다.That is, the current flowing in the circuit is divided into the variable capacitor (C1) line and the rectifier circuit line, and at this time, the reactance (1 / wC) of the variable capacitor (C1) within a range capable of reducing the current and increasing the voltage to the variable capacitor (C1) Increase
또한, 상기 정류회로 선로로 흐르는 교류전류는 정류회로 및 커패시터(C2)에 의해 직류전류로 전환되어 부하단으로 인가된다.In addition, the AC current flowing through the rectifier circuit line is converted into a DC current by the rectifier circuit and the capacitor C2 and applied to the load end.
상기 커패시터(C2)와 병렬로 연결되고, 부하인 엘이디(LED)와 직렬로 연결된 저항은 임피던스 매칭용으로 사용하는데, 이 저항의 변화는 부하를 포함한 전체 회로에 영향을 주며, 일정한 임피던스 부하단의 경우에 가변 커패시터(C1) 및 코일(L)의 가변성으로 공진 조건 및 최대 전력 전달조건을 동시에 만족하여 큰 전력을 부하에 공급할 수 있다.A resistor connected in parallel with the capacitor (C2) and connected in series with the LED (LED) as a load is used for impedance matching, and the change of this resistance affects the entire circuit including the load, In this case, the variable capacitor C1 and the coil L may satisfy the resonance condition and the maximum power transfer condition at the same time, thereby supplying a large power to the load.
도 3에 도시한 바와 같이 PC 모니터를 온(On)한 상태에서 전자총에서 0.5㎝ 떨어진 위치에 전압발생수단(예를 들어 코일의 선 직경 0.4㎜, 권선수 150 ~ 950번, 솔레노이드 내부 원 직경 0.8㎝)을 두고, 부하로서 엘이디(LED) 다이오드 및 저항을 두어 다이오드의 점등을 관찰하여 그 측정값을 표시하였다.As shown in FIG. 3, the voltage generating means (for example, the coil diameter of 0.4 mm, the number of turns 150 to 950, the solenoid inner diameter of 0.8) at a position 0.5 cm away from the electron gun while the PC monitor is turned on. Cm), and the LED (LED) and the resistance were put as a load, and the lighting of the diode was observed and the measured value was displayed.
도 4a ~ 도 7b는 본 발명의 또 다른 실험을 통한 결과를 보인 그래프로서, 이에 도시한 바와 같이 가변 커패시터와 부하를 병렬로 연결하여 교류전력을 이용하기 위한 실험으로, PC 모니터 내부 전자총 근처에 코일(17mH, 내부저항 69Ω)을 두고 가변 커패시터(0.0217㎌ ~ 0.0227㎌)와 직렬 연결 후(정류 및 부하회로 제외), 모니터 온/오프(On/Off) 및 커패시터의 변화에 따른 커패시터 전압 및 전류의 측정값을 살펴보면, 먼저 모니터를 온(On)한 상태에서 커패시터의 값이 0.022㎌에서 최대전압(Vp-p) 90V, 최대전류(교류 RMS) 8.3㎃를 발생하는 것을 알 수 있다.4A to 7B are graphs showing results of another experiment of the present invention. As shown in FIG. 4A to FIG. 7B, an experiment for using AC power by connecting a variable capacitor and a load in parallel, as shown in FIG. After series connection with a variable capacitor (0.0217 와 ~ 0.0227㎌) (17mH, internal resistance 69㎌) (except rectification and load circuit), the capacitor voltage and current according to the monitor On / Off and the change of the capacitor Looking at the measured value, it can be seen that when the monitor is turned on, the capacitor value generates a maximum voltage (Vp-p) of 90V and a maximum current (AC) of 8.3㎌ at 0.022㎌.
상기에 정류 및 부하회로를 더 첨가하면 최대 전압과 전류는 감소하기 때문에 부하에 큰 전력을 공급하기 위해 부하를 포함한 전체 회로의 공진조건 가까이 에서 최대 전력전달 조건(임피던스 매칭)을 맞춘다.Adding more rectification and load circuits reduces the maximum voltage and current, so that the maximum power transfer conditions (impedance matching) are adjusted near the resonance conditions of the entire circuit, including the load, to provide greater power to the load.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 본 발명 분야의 당업자는 본 발명 사상과 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 제한된다.Although the invention has been particularly shown and described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that various modifications are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 전자파를 이용한 에너지 변환장치는 전자제품 및 고압선로 등에서 방출되는 유해 전자파를 전기에너지로 생성한 후, 이를 다시 부하(자체 제품, 타제품 등)로 피드백 시킴으로써, 에너지 절감 효과와 더불어 전자파 감소를 통한 제품의 오동작 등을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the energy conversion device using the electromagnetic wave of the present invention generates harmful electromagnetic waves emitted from electronic products and high-voltage lines as electrical energy, and then feeds them back to the load (own products, other products, etc.), thereby saving energy. In addition, there is an effect that can reduce the malfunction of the product through the reduction of electromagnetic waves.
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